Anwenderbericht | Bergbau, Metalle und Zement

Universität von West Virginia – vom Schadstoff zum Produkt

Die Universität von West Virginia verwandelt saure Grubenwässer in sauberes Wasser und Seltenerdmetalle.

Mischanlagen in einem Universitätslabor, das mit Seltenerdmetallen arbeitet

Wir möchten Ihnen heute Paul Ziemkiewicz, PhD, vorstellen. Er wuchs im Westen von Pennsylvania auf. Als Kind träumte er davon, die Flüsse und Bäche in seiner Umgebung zu säubern, die aufgrund der sauren Grubenwässer ohne Leben waren. Heute, als Leiter der Wasserforschung an der West Virginia University (WVU), lebt Paul seinen Traum.

Was sind saure Grubenwässer?

Stillgelegte Kohlebergwerke sind Ursache für verschiedene Arten der Wasserverschmutzung. Am häufigsten verbreitet sind dabei saure Grubenwässer. Stillgelegte Kohlebergwerke hinterlassen Gruben mit stark saurem Wasser, das große Mengen an Schwermineralien enthält. Im Laufe der Zeit füllen sich diese Gruben mit infiltriertem Grundwasser und Oberflächenwasser aus Niederschlägen bis zum Rand. Wenn das Wasser überläuft, werden schädliche Chemikalien in das umliegende Wasser und den Boden eingebracht. Diese Chemikalien sind für Menschen, Pflanzen und Tiere schädlich.

Männlicher Professor in weißem Laborkittel lächelt vor Ausrüstung in einem Forschungslabor

Paul Ziemkiewicz, PhD, Leiter der Wasserforschung an der West Virginia University (WVU).

Wie werden saure Grubenwässer gereinigt?

Wissenschaftler der WVU entwickelten unter der Leitung von Professor Ziemkiewicz ein Verfahren zur Beseitigung von Schwermetallen aus sauren Grubenwässern. Dieses Verfahren wird in Hunderten von Anlagen in ganz West Virginia eingesetzt und reinigt das Wasser auf Ebene der Wassereinzugsgebiete. Und wenn das Wasser gereinigt ist, können sich auch die Wasserorganismen erholen.

Doch es kommt noch besser…

Als die Wissenschaftler mehr und mehr darüber lernten, wie saure Grubenwässer in sauberes Wasser umgewandelt werden können, entdeckten sie, dass der verbleibende Schlamm aus den sauren Grubenwässern eine Quelle für Seltenerdmetalle ist.

17 metallische Elemente werden als Seltenerdmetalle eingestuft, und diese Elemente sind wichtige Rohstoffe für die Herstellung vieler der heutigen High-Tech-Geräte wie beispielsweise Smartphones. Interessanterweise sind Seltenerdmetalle nicht wirklich selten, sondern lediglich selten in hohen Konzentrationen zu finden und schwer zu gewinnen. Hier kommt die Attraktivität der Gewinnung von Seltenerdmetallen aus sauren Grubenwässern ins Spiel – Ziemkiewicz erklärt:

Seltenerdmetalle in Pulverform auf einer Glasschale in einem Forschungslabor

„Saure Grubenwässer entstehen, wenn Kohleschutt verwittert und sich Schwefelsäure bildet“, so Ziemkiewicz. „Die Säure löst alle möglichen metallischen Schadstoffe aus dem Gestein, also warum nicht auch Seltenerdmetalle? Mutter Natur übernimmt diese schwere Aufgabe kostenlos. Glücklicherweise sind saure Grubenwässer tatsächlich mit Seltenerdmetallen und kritischen Materialien angereichert, die leicht wiedergewonnen werden können. Und das Beste daran ist, dass man sie nur zurückgewinnen kann, wenn saure Grubenwässer gemäß Umweltstandards aufbereitet werden. Unser Nebenprodukt ist sauberes Wasser.“

Die Extraktionsanlage für Seltenerdmetalle der WVU ist in der Lage, sehr hoch konzentrierte Seltenerdmetalle zu produzieren. Das Bild oben zeigt eine Probe, die zu 87 % aus Seltenerdoxid besteht.

Dank dieser Entdeckung konnte sich die WVU an das US-Energieministerium wenden und eine Finanzierung in Höhe von 5 Millionen Dollar sichern, um das Projekt zur Rückgewinnung Seltener Erden auszuweiten. Außerdem erklärte sich Rockwell Automation bereit, Sensor- und Steuerungstechnologie zur Verfügung zu stellen und eine Pilotanlage für die Extraktion von Seltenerdmetallen zu entwickeln, um diese Nachhaltigkeitsinitiative zu fördern.

Was ist der nächste Schritt?

Die Feierlichkeiten zur Eröffnung der ersten Produktionsanlage für Seltene Erden stehen unmittelbar bevor. Im Anschluss daran plant die WVU den Startschuss für die Produktion von Seltenenerdmetallen aus sauren Grubenwässern in den gesamten Vereinigten Staaten. Die Arbeit von Dr. Paul Ziemkiewicz verändert das Gesicht der Energiewirtschaft, schafft Arbeitsplätze und sorgt für eine saubere Umwelt. Wir bei Rockwell Automation freuen uns sehr, diese Arbeit unterstützen zu können.

Die Bilder sind Eigentum der West Virginia University und werden von ihr zur Verfügung gestellt.

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